应用于新生儿缺氧缺血性脑病的脑电背景分析新方法

方秀英 田艺丽 陈淑媛 石权 郑铎 王英杰 毛健

（中国医科大学附属盛京医院 1.神经功能科；2.新生儿科，辽宁沈阳 110004）

围生期窒息引起的缺氧缺血性脑病（hypoxicischemic encephalopathy，HIE）是足月新生儿最常见的脑损伤疾病之一，也是新生儿死亡及远期神经精神发育障碍的主要原因。连续脑电监测在新生儿神经重症监护多维度精准管理中有着不可或缺的作用。HIE患儿是连续脑电监测的核心人群，而脑电背景活动变化是低温治疗、惊厥规范管理及预后判定的重要依据［1-3］。

迄今为止，对HIE患儿脑电图（electroencephalography，EEG）背景分度仍无统一标准，对脑电活动模式的判断和解释在不同医生间差异性也很大［4］。少数涉及 EEG 背景分度标准的研究［1，5］，存在参考指标不一致，指标量化程度不同等情况。振幅整合脑电图 （amplitude-integrated electroencephalography，aEEG）监测则缺乏对原始脑电的深入分析，对脑损伤程度评估不全面［3，6-8］。此外，惊厥发作也是与脑损伤严重程度密切相关的重要参考因素，但既往研究却缺乏脑电背景分度中对惊厥发作及惊厥负荷的评估［8］。

本研究联合多通道视频脑电图（video electroencephalography，vEEG）和aEEG监测，参考美国临床神经生理学学会（American Clinical Neurophysiology Society）发布的新生儿脑电规范化解读指南［9］，将脑电背景活动分析应包括的所有项目进行全面多维度分层赋分，用EEG总分综合体现背景活动异常程度，探索脑电背景活动定量化分析方法的可行性，为实现EEG判断的一致性及人工智能自动判读探索一种全新的方法。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性收集2016年1月—2022年8月中国医科大学附属盛京医院收治的诊断为HIE的足月新生儿。HIE诊断标准参考中华医学会儿科学分会新生儿学组于2005年制定的《新生儿缺氧缺血性脑病诊断标准》［10］。排除标准：（1）怀疑有代谢性脑病或其他原因导致脑病的；（2）出生24 h后入院；（3）出生24 h内未进行EEG监测；（4）EEG监测不符合要求；（5）生后7 d内未进行头部磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查。本研究获得我院伦理委员会批准（2021PS596K）。

1.2 HIE的临床分度

依据改良Sarnat评分法［11］，包括意识状态、自发活动、姿势、肌张力、原始反射、自主神经系统6个方面，分为轻、中、重度。计算Sarnat总分（total Sarnat score，TSS），TSS分值范围为0~18分，分值越高，异常程度越高。

1.3 头部MRI检查及MRI总分

头部MRI检查进行常规T1加权成像、T2加权成像及弥散加权成像序列扫描，MRI仪器型号及扫描参数与本团队之前的研究［12］相同。MRI异常程度依据改良的Barkovich评分法［13］，分为轻、中、重度。并将3种序列中不同损伤部位及损伤程度进行评分，选择各序列中损伤部位的最高分相加获得MRI总分，分值范围为0~13分，分值越高，损伤程度越高。

1.4 脑电监测及脑电背景活动定量评价

出生24 h内完成首次vEEG及aEEG同步监测，监测时长≥4 h。参考国际10/20系统安放记录电极，aEEG导联方式为C3—O1和C4—O2，vEEG记录导联包括 FP1、FP2、C3、C4、P3、P4、O1、O2、T3、T4、Cz、Pz。睡眠觉醒周期、电压和连续模式比例通过aEEG图形进行判定。暴发间期（interburst interval，IBI）时长的评估方法为平均IBI时长或参考多数IBI时长。监测过程中各种可疑临床发作事件，必须经vEEG证实是否为惊厥发作。惊厥持续状态（status epilepticus，SE）指监测中任一小时内电发作或电-临床发作时长总和≥50%时［9］，即可认定。如在监测过程中使用镇静药物或抗惊厥药物，则用药后的脑电背景活动各项评分予以不同的分值加权。项目评分及细则见表1。

表1 EEG背景项目评分及细则

1.5 aEEG分度

采用Hellström-Westas aEEG分度标准［6］，对所有患儿的同步aEEG单独判读。根据严重程度分别赋予0~3分：连续性0分，非连续性1分，暴发抑制或低电压2分，平坦波3分。

1.6 统计学分析

采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。正态分布的计量资料采用均数±标准差（±s）表示，非正态分布的计量资料采用中位数（四分位数间距）［M（P25，P75）］表示，两组比较用Mann-WhitneyU检验，多组比较用Kruskal-WallisH检验，组间两两比较采用事后检验分析。EEG总分、头部MRI总分及TSS之间的关系采用Spearman秩相关分析。绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线，计算曲线下面积（area under the curve，AUC），比较EEG总分法和aEEG分度法对头部MRI中-重度异常和临床中-重度异常的诊断效能，采用Hanley和McNeil法，比较两种方法的AUC值的差异性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床特征分析

共收集到76例HIE患儿，排除26例后，共纳入50例。男性31例（62%），平均胎龄（38.9±1.5）周，平均出生体重（3 369±452）g。按临床分度，轻度组12例（24%），中度组26例（52%），重度组12例（24%），三组患儿性别（χ2=3.093，P=0.213）、胎龄（F=2.571，P=0.191）、出生体重（F=2.488，P=0.094）比较，差异均无统计学意义。所有患儿均于出生24 h内完成首次vEEG+aEEG检查，平均检查时间为生后（15.8±0.5）h，监测时长均超过4 h。首次完成头部MRI时间为生后3~7 d。

2.2 EEG总分与头部MRI总分和TSS的相关性

通过Spearman秩相关性检验，EEG总分与头部MRI总分、TSS之间的相关系数分别为0.840和0.611（P<0.001），说明EEG总分与头部MRI总分和TSS均具有显著的正相关关系。

2.3 不同临床分度组EEG总分、头部MRI总分和TSS的比较

临床分度为轻度组、中度组、重度组患儿的EEG总分、头部MRI总分、TSS比较差异均有统计学意义（P<0.001）。通过事后检验分析显示，重度组患儿EEG总分、头部MRI总分、TSS高于轻度组、中度组，中度组患儿EEG总分、头部MRI总分、TSS高于轻度组（P<0.05）。见表2。

表2 不同临床分度组间EEG总分、头部MRI总分及TSS的比较 ［M（P25，P75），分］

2.4 不同头部MRI分度组EEG总分的比较

头部MRI分度为正常-轻度组、中度组、重度组患儿的EEG总分比较差异有统计学意义（P<0.05）。通过事后检验分析显示，重度组患儿EEG总分高于正常-轻度组、中度组，中度组患儿EEG总分高于正常-轻度组（P<0.05）。见表3。

表3 不同头部MRI分度组间EEG总分比较［M（P25，P75），分］

2.5 EEG总分法与aEEG分度法对头部MRI中-重度异常和临床中-重度异常的诊断效能

对于判断头部MRI中-重度异常，EEG总分法与aEEG分度法的AUC分别为0.936和0.617，差异有统计学意义（Z=3.578，P=0.003）。对于判断临床中-重度异常两种方法的AUC分别为0.887和0.796，差异无统计学意义（Z=1.179，P=0.239）。EEG总分法对判断头部MRI中-重度异常和临床中-重度异常的灵敏度及特异度均高于aEEG分度 法。见表4。

表4 EEG总分与单独aEEG分度法判断头部MRI中-重度异常和临床中-重度异常的诊断效能和AUC的比较

2.6 EEG总分分度的假设

结合以上EEG总分与临床分度、头部MRI分度之间的对应关系，为了区分EEG的轻、中、重度异常，将EEG总分分值进行多次不同界定，并分别与临床分度和头部MRI分度进行统计分析。最终界定EEG总分≤6分为轻度组，7~13分为中度组，≥14分为重度组时，与临床分度和头部MRI分度一致性最佳，有统计学意义（P<0.001），见表5。

表5 EEG总分分度与临床分度、头部MRI分度之间的对应关系 ［例（%）］

3 讨论

连续EEG监测对评估HIE新生儿脑损伤具有重要意义［18-19］。本研究结合vEEG与aEEG分析，将脑电背景分析的各项指标全部纳入评估系统，按严重程度分层赋分，以直观的数字形式代表脑功能异常的严重程度，EEG总分就是脑电背景活动的综合体现。本研究表明，EEG总分越高反映脑电背景异常程度越高，神经影像学损伤程度越严重，临床症状表现越重。通过明确界定评估系统中各种脑电活动模式及相应的分值，可能会提高脑电背景判断和解释的一致性。

脑电背景分析是对脑电活动的多维度综合评价的过程。aEEG可以反映脑电活动整体变化趋势，包括对脑电活动的连续性、整体电压值及睡眠觉醒周期的快速判断。而多通道vEEG监测对脑电活动的时空分辨能力更高，因此对识别局部的脑电活动特征更有优势。通过vEEG监测，观察生理性脑电活动状态，发现各种异常脑电活动，并且准确判断惊厥的发作及对惊厥负荷的评估，弥补了以往脑电背景分度的不足之处。本研究发现，vEEG和aEEG联合评估背景活动的方法明显优于以往单独aEEG分度法，提高了对中枢神经系统损伤判断的灵敏度和特异度。另外，本评价系统中，充分考虑到了抗惊厥药物或镇静药物对脑电活动的影响作用，校正后的分值，可能更接近真实的大脑神经功能状态。据我们所知，这是第一个在分析脑电背景活动评分或分度时，涉及药物对脑电活动影响作用的研究方案。

在HIE损伤早期，准确判断病情严重程度是决定治疗方案的关键。虽然头部MRI是评估HIE患儿脑损伤的金标准［20-21］，但影像学提供脑损伤证据的时间相对晚。而多项相关研究表明，EEG的异常程度与头部MRI提示的脑损伤程度相关性很高，特别是重度异常背景改变［22-24］。本研究也进一步验证了生后早期的脑电背景异常是可以预测脑损伤严重程度的。另外，本研究初步对HIE脑电背景活动的EEG总分分值进行分度界定，以期可以更加直观地反映脑功能状态，并预测头部MRI损伤程度。但是因样本量有限，回顾性研究中缺乏对一些混杂因素的控制、随访资料欠缺等原因，可能在样本的选择上出现偏倚。此外，我们没有评估评分系统中每个单项对损伤程度的贡献，分值设定方式是否精准，应该进行更深入的结合HIE演变过程进行系统性前瞻性研究。但是，此方法在有限的样本初步研究中显示与临床分度、头部MRI分度有很好的相关性，提示我们值得进一步深入研究。

本研究应用更详细的评分系统，提供了一种量化的脑电背景活动判断方法，有助于新生儿科医生能够准确地判断HIE患儿的神经功能，合理分配EEG监测资源，也为将来开发人工智能自动化阅图和分度模型的建立探索一种新的方法。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。